Фотограмметрия - что это такое, какие есть программы и методы для сканирования объектов

Старт:22.10.2024

Срок обучения:6 недель

Backend-разработка на Django

Пройдите курс по Django онлайн от Нетологии. Освойте разработку веб-приложений с нуля, научитесь работать с базами данных и становитесь востребованным Django разработчиком. Запишитесь сейчас!

28 000 ₽40 000 ₽

2 333₽/мес рассрочка

Подробнее

Если вам нужен точный и детальный 3D-модель объекта, используйте фотограмметрию. Этот метод позволяет создавать такие модели на основе серии фотографий. Программа Pix4D, например, позволяет с высокой точностью оцифровать сложные объекты. В статье рассмотрим основные программы и методы фотограмметрии, опираясь на конкретные практические примеры.

Методы фотограмметрии варьируются в зависимости от задач и имеющегося оборудования. Для сканирования зданий применяются специальные фотокамеры высокого разрешения и методы стереофотограмметрии. При создании моделей ландшафта, ключевым фактором является масштаб снимков и пространственное положение, которое легко контролируется с помощью современной GPS и геодезических приборов.

Программное обеспечение играет важную роль. Кроме Pix4D, можно использовать бесплатные инструменты – например, Metashape. Различия в функционале программ и требованиях к оборудованию следует учитывать. Pix4D предлагает более широкий спектр инструментов для обработки сложных данных, но использование Metashape для простых задач экономичнее. Необходимо оценить количество и качество фотографий, их параметрическое качество, которое влияет на точность модели.

Практические рекомендации: перед началом работ нужно оценить объект, выбрать оптимальную программу и тип камер, определить необходимые параметры съемки и создать структурированную рабочую среду. Подробные инструкции по применению отдельных программ найдете на соответствующих сайтах разработчиков.

Фотограмметрия: Что это такое, какие есть программы и методы для сканирования объектов

Фотограмметрия – это метод получения трехмерных моделей объектов на основе серии фотоснимков. Ключевой принцип – стереоскопия. Разные точки съемки дают разный угол зрения, позволяя восстановить объем.

Методы сканирования:

• Измерение угловых расстояний: Применяется для небольших объектов. Точное определение углов между точками на фотографии даёт возможность восстановить 3D модель.
• Фотограмметрическое сканирование с использованием цифровых фотоаппаратов: Широкий метод, подразумевает использование специальных программ для обработки серии фотографий. Подходят для больших площадей и объектов.
• Сканирование с помощью дронов (беспилотников): Позволяет получить данные с мест, недоступных человеку. Используется в архитектуре, геодезии, картографии.

Программы для фотограмметрии:

1. Agisoft Metashape: Популярная программа с интуитивным интерфейсом и широким функционалом. Подходит для обработки большого количества фотографий, 3D моделей разных объектов. Отлично вычисляет геометрию и текстуру объекта.
2. Pix4Dmapper: Ещё один мощный инструмент, эффективный для обработки данных с дронов. Обеспечивает высокую точность в результате обработки снимков.
3. Structure from Motion: Свободный набор инструментов, подходящий для обработки больших данных. Способен объединить фотографии из нескольких источников. Необходима установка дополнительного программного обеспечения.
4. PTGui Pro: Программный продукт для построения моделей 3D и обработки фотографий. Возможности корреляции координат и восстановление точности 3D моделей. Для профессионалов.

Рекомендации:

• Для получения качественных результатов необходим хороший фотоаппарат, стабильная платформа. Важнее всего поддержание определённого расстояния и угла между объективными точками, а также равномерное освещение.
• Перед началом работы определите, какие параметры важны для вашего объекта и цели (точность, масштаб, текстура). Это поможет выбрать подходящую программу и метод сканирования.
• Обратите внимание на ограничения программного обеспечения. Максимальное количество фотографий, объем данных для конкретных программ ограничен. Изучите документацию.

Что такое фотограмметрия и для чего она используется?

Для чего используется? Для создания 3D моделей зданий, рельефа местности, археологических раскопок, инженерных объектов. Результат используется в архитектуре, строительстве, геодезии, археологии и других отраслях.

Ключевые моменты: Высокая точность измерений, экономия времени и ресурсов по сравнению с традиционными методами съёмок. Создаваемые цифровые модели позволяют детально изучить объект и провести анализ.

Примеры применения: Моделирование виртуальных экскурсий по музеям, создание 3D моделей уникальных архитектурных сооружений, автоматизированное создание топографических карт, обследование территорий для строительных проектов.

Какие методы сканирования объектов применяются в фотограмметрии?

Фотограмметрия использует различные методы для получения данных о форме и размерах объектов. Основные из них:

Выбор метода зависит от типа объекта, бюджета проекта, требуемой точности и масштаба сканирования.

Какие программы используются для обработки фотограмметрических данных?

Для обработки фотограмметрических данных существуют специализированные пакеты, а также решения для обработки изображений. Ключевые программы, применяемые в фотограмметрии, включают:

Agisoft Metashape: Отличный инструмент для создания 3D моделей и ортофотопланов на основе фотоснимков. Поддерживает широкий спектр форматов данных. Обладает удобным интерфейсом, хорошими инструментами для обработки и визуализации. Простой и действенный.

Pix4Dmapper: Простая и интуитивно понятная программа для создания ортофотопланов. Имеет мощный функционал и быстрое выполнение большинства задач. Рекомендуется для пользователей, которым нужен быстрый результат.

Blender: Хотя и не специализированная фотограмметрическая программа, Blender предлагает инструменты для работы с фотограмметрическими данными. Хорошо подходит для дальнейшей обработки и модификации созданных моделей, благодаря широкой функциональности моделирования.

PTGui Pro: Популярное решение, которое подходит для обработки данных дистанционного зондирования. Включает функции для создания ортофотопланов, цифровых моделей рельефа и 3D моделей.

MicMac: Программный пакет с открытым исходным кодом, используется для обработки больших объемов данных. Считается сложным в освоении, но предоставляет гибкие инструменты для продвинутых задач.

Выбор конкретной программы зависит от ваших задач, типа данных и доступности ресурсов. Важно понимать, что для разных задач подходят разные программы.

Как выбрать подходящую программу для сканирования объектов?

Выбор программы для сканирования объектов зависит от типа сканирования и требуемой точности результата.

Для фотограмметрического сканирования с использованием стрелочных дальномеров, как правило, подходят программы, специализированные на обработке данных этих устройств (например, Leica Cyclone или подобные). Эти программы обладают функциями автоматической обработки данных.

Если нужны высокая точность и автоматизация, обратите внимание на программы, использующие моделирование облака точек (как например, Agisoft Metashape). Они подходят для обработки большого количества изображений и позволяют получить подробное представление о форме и параметрах объекта.

Для сканирования архитектурных объектов, где важна детализация, имеет смысл исследовать возможности программ, работающих с облаками точек, и обладающих инструментами для выделения и обработки отдельных элементов (например, CloudCompare или бесплатные аналоги).

Обратите внимание на следующие параметры:

• Тип сканирования: фотограмметрия, лазерное сканирование или другое.
• Область применения: архитектура, археология, геодезия и т.д.
• Требования к точности: необходимо ли получить точную копию объекта или достаточно приблизительной модели.
• Ограничения по объему данных: объем обрабатываемых данных.
• Необходимость в экспорте данных: в каких форматах вам нужна информация/модель.
• Интерфейс и удобство использования.
• Стоимость программного обеспечения.

Проведите предварительное исследование, проанализируйте доступные демо-версии и изучите отзывы опытных пользователей, прежде чем принять решение.

Практические примеры применения фотограмметрии в разных областях

Археология: Фотограмметрия позволяет создавать точные 3D-модели археологических раскопок, позволяя детально изучить слои и структуру древних поселений. Например, восстановление разрушенных памятников позволяет изучить их архитектуру и историю с высокой точностью. Используя фотограмметрический метод, археологи могут создавать подробные карты раскопок, что значительно ускоряет и упрощает исследовательский процесс.

Инженерные изыскания: При строительстве мостов и зданий фотограмметрия используется для создания 3D-моделей местности, зданий, коммуникаций, что позволяет точно оценить геологические условия, особенности рельефа и размещение подземных коммуникаций. Это позволяет избежать ошибок при планировании и снижает риски во время строительных работ. Точные модели дают возможность рассчитать нагрузку на конструкцию и подобрать оптимальные решения.

Землеустройство: Фотограмметрия используется для создания актуальных карт местности, включая топографические планы и ортофотопланы. Это позволяет отслеживать изменения местности в результате строительства, разработки месторождений или стихийных бедствий. Определение границ участков и планирование территориального развития становятся значительно проще и точнее за счёт фотограмметрических методов. 3D-моделизация способствует более эффективному планированию строительства и мониторингу изменений.

Сельское хозяйство: Фотограмметрия помогает создавать 3D-модели полей, оценивать урожайность, выявить участки с проблемами (например, засушливые зоны или засоленность). Это позволяет оптимизировать использование удобрений и повышения урожайности. Фотограмметрические данные позволяют оценить состояние насаждений и скорректировать стратегии полива и обработки.

Архитектура: Создаются точные модели зданий, позволяющие выявлять дефекты, оценивать объём работ при реставрационных работах или проведении инвентаризации. 3D-модели позволяют моделировать интерьер и экстерьер здания в разных ракурсах, что пригодится для обсуждения и принятия решений.

Советы по подготовке к фотограмметрическому сканированию

Для получения качественных результатов фотограмметрического сканирования, необходимо заранее спланировать съемку. Вот ключевые моменты:

1. Выбор точки обзора и направления. Расстояние до объекта и угол съемки будут непосредственно влиять на точность. Оптимальное расстояние рассчитайте с учётом размеров объекта и разрешения фотоаппарата. Пример: для моделирования 3D здания, расположенного на расстоянии 10 метров, используйте фокусное расстояние 50 мм и угол обзора в 60 градусов. Необходимые параметры для определения оптимального угла зависят от типа и характеристик оборудования и специфики задачи.
2. Освещение. Убедитесь, что в выбранное время суток и при выбранном месте съемки освещение не будет создавать нежелательные тени, блики или переэкспонирование. Если возможно, используйте дополнительное освещение. Примерами являются светодиодные лампы или специальные софтбоксы.
3. Подготовьте место съёмки. Обеспечьте доступ ко всем сторонам объекта и исключите помехи: деревья, близко стоящие здания или другие объекты, которые могут закрыть нужные участки. Включите в план съемку контрольных точек, которые будут использоваться для обработки данных.
4. Обработка фото. Используйте специализированное программное обеспечение. Перед обработкой, отсканируйте контрольные точки, чтобы определить масштаб и положение камеры при съёмке. Важно правильно задать параметры в программном обеспечении на основе выбранной методики.
5. Выбор оборудования. Используйте фотокамеру с высоким разрешением и стабильным креплением. Необходимо также убедиться в том, что фотокамера имеет возможность съёмок в RAW формате (для максимального качества). Обратите внимание на характеристики оптики.
• Качество изображения непосредственно влияет на точность модели.
• Стабильность креплений предотвращает дрожь и нечёткие снимки.
• RAW формат даёт возможность провести дополнительные коррекции и настройки.

Следуя этим советам, вы повысите качество фотограмметрического сканирования и получите более точные и детальные результаты.

Вопрос-ответ:

Какие программы для фотограмметрии доступны на русском языке?

На русском языке не так много специализированных программ для фотограмметрии, зато есть множество вариантов для работы с результатами сканирования. Большинство мощных профессиональных программ — на английском языке. В качестве примера можно привести Agisoft Metashape, Pix4Dmapper. Но вы сможете использовать их результат в специализированных программах для ГИС (геоинформационных систем), CAD/CAM (проектирования и производства), например, AutoCAD или QGIS, которые доступны на русском языке. Программы-аналоги Agisoft Metashape и Pix4Dmapper часто имеют русскоязычные сообщества поддержки и обучающие материалы, что упрощает работу с ними.

Можно ли использовать для фотограмметрии снимки, сделанные смартфоном?

Да, это возможно. Качество результата, конечно, будет зависеть от характеристик смартфона (камера) и условий съемки. Если снимки сделаны с достаточным перекрытием, имеют высокое разрешение и достаточную детализацию, то пригодны для некоторых простых задач. Для сложных объектов, высокой точности или больших размеров, съемка смартфоном не оптимальна. Профессиональные решения предлагают более качественные результаты из-за более точных настроек, большего количества фотографий и специального оборудования (например, станции аэрофотосъемки).

Какие основные методы сканирования объектов в фотограмметрии существуют, помимо аэрофотосъёмки?

Помимо аэрофотосъёмки, существуют наземные методы сканирования. Один из них — стереофотограмметрия. Она предполагает использование нескольких камер, расположенных в разных точках, для получения изображений одного объекта под разными углами. Другой метод — сканирование с помощью дронов (беспилотных летательных аппаратов), которые позволяют получить снимки с разных высот и под разными углами. Наконец, существуют методы фотограмметрии с использованием нескольких камер, установленных на опорах, что позволяет производить замеры объектов на земле. Выбор зависит от специфики объекта и доступного оборудования.

Как фотограмметрия применяется в археологии или архитектуре?

В археологии фотограмметрия используется для создания трёхмерных моделей фрагментов древних построек или находок. Это позволяет изучать артефакты и объекты, не прибегая к разрушению и осязательному контакту с ними. Созданные 3D-модели могут быть использованы для изучения деталей архитектурных объектов, исторического контекста, а также для реставрации и сохранения объектов. В архитектуре, фотограмметрия помогает создать модели зданий и сооружений для последующего проектирования и оптимизации, для инспектирования их состояния, а также помогает в визуализации и в разработке архитектурных проектов.

Что такое перекрытие при съёмке объектов фотограмметрическими методами и почему оно важно?

Перекрытие — это часть площади, которая видна на нескольких снимках объекта. Важность перекрытия заключается в том, что оно позволяет программному обеспечению, обрабатывающему снимки, точно определить взаимное положение камер и создать точную трёхмерную модель. Чем больше перекрытие, тем точнее будет модель. Идеально — достаточное перекрытие по горизонтали и по вертикали, что дает возможность вычислять 3D-координаты точек объекта с наибольшей точностью. Недостаточное перекрытие может привести к ошибочным результатам и искажениям.

Какие программы для фотограмметрии наиболее популярны и удобны для новичков?

Для начинающих фотограмметристов наиболее доступными и интуитивно понятными являются бесплатные программы, такие как Agisoft Metashape и Pix4Dmapper. Agisoft Metashape обладает широким функционалом, включая моделирование облаков точек, создание текстур и генерацию 3D моделей. Pix4Dmapper, в свою очередь, хорошо подходит для обработки снимков, полученных с дронов, благодаря автоматическим функциям. Важно отметить, что выбор программы зависит от специфики задач и имеющегося опыта. Например, для сложных геодезических задач могут потребоваться более специализированные решения, доступные, как правило, в платном варианте.